一种水溶性缩糖类淬火剂及其制造方法技术

本发明专利技术属于金属热处理淬火剂，是一种含有缩糖类的水溶性淬火剂，采用羧甲基纤维素钠盐，经化学加工处理先制成缩二醋酸钠基己糖，又与高胺化物形成配位化合物，以离子态溶于水。该淬火剂对工件有特殊的冷却效应，即在马氏体稳定区冷却速度达８００～１０００℃／ｓ，使工件热力学应力大于其他组织应力，具有较好的淬透性和较小的变形量，且不开裂，长期使用不腐败变质，无毒无味，不燃烧、不爆炸，价格低廉，可广泛用于各种合金钢、碳钢、铸铁的整体淬火。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属热处理淬火剂，特别是一种含有缩糖类的淬火剂。为了使经热处理后的金属及其合金的物理性能能够达到所需要求，人们一直在研究各种淬火剂，其中水溶性淬火剂的研究有了很大的发展，至今已提出多种水溶性有机聚合物用作淬火剂，这些水溶性有机聚合物接近油的淬火性质却避免了油的淬火易着火、气味大等缺点，但在使用中仍存在一定问题，其中聚乙烯醇虽价格低廉，但易腐败、易老化，需要经常更换淬火液;聚丙烯酸钠需双液冷却，因此操作复杂不易控制;聚乙烯吡咯烷酮作为淬火介质使用时易粘附在工件表面，难于清洗;聚丙烯酸钠和聚乙烯吡咯烷酮使用时，膜冷阶段均是在工件表面形成蒸汽膜，强度较低，特性时间短，工件冷却到特性时间后，热交换量仅为30～40%，工件表面对内部的压力和工件内部对表面张力不平衡，出现变形量大，或有开裂倾向，聚乙基噁唑啉类(欧洲专利85304444.4)和聚迷结构的淬火剂虽有使用浓度低，稳定性好，工件变形量小等优点，但有气味且价格较贵，为油价格的3～4倍。本专利技术的目的在于提出一种新的金属热处理淬火剂，它对工件有特殊的冷却效应，淬透性好且均匀，从而改善淬火金属的物理性能，同时无毒无味，不燃不爆，无化学腐蚀作用，价格低廉，使用范围广。本专利技术水溶性缩糖类淬火剂(SST)亦由羧甲基纤维素钠盐经化学处理，在每个单位糖分子上加两分子的醋酸钠，得到羧甲基纤维素二钠盐，然后又与高胺化物形成配位化合物缩二醋酸钠基己糖高胺化物，以离子态溶于水，阴离子为大分子的传荷络合物，其结构式为 式中En-高胺化物(六次甲基四胺)h-配位数，等于20、21、22。n-原天然纤维素的缩合数。二醋酸钠基高胺络己糖的数均分子量为4～5万碳单位。当配位数为21时，称为SST101，适用于合金钢的整体淬火当配位数为20时，称为SST201用于碳钢和合金钢的表面淬火;当配位数为22时，称为SST301，用于碳钢和铸铁的整体淬火。本专利技术水溶性缩糖类淬火剂的生产工艺为一、由羧甲基纤维素钠盐CMCNa生产CMC2Na(1)化学原理(CMCNa) 碱性(CMCNa)氯乙酸钠 (CMC2Na)(2)配料比(分子分数)CMCNa 12～13%氯乙酸 15～16%固 碱 30～31%乙 醇 41～42%(3)按上配合比先将固碱以水溶解成30～40%溶液，加入乙醇和CMCNa在专用搅拌器内混料40～60min投入氯乙酸再搅拌40～60min，陈化6～8h后洗涤精制。(4)合成的CMC2Na取代度必须大于1.5，再用60～70%酒精洗至含氯化物为SST101 小于10%SST201 小于1.0%二、溶解、络合(1)SST101配料比(分子分数)CMC2Na 15～20%H促进剂(六次甲基酸) 65～70%亚硝酸钠 15～20%按上述配比以水溶成适于淬火工艺浓度再将PH调至9.5～10，每吨中加入500ml～700ml TS-809杀生剂。(2)SST201配料比(分子分数)CMC2Na30～35%H促进剂70～75%按上述配合比以水溶成淬火工艺浓度，将PH调至9.5～10，每吨加TS-801消泡剂 300ml～400ml，TS-809杀生剂500\ml～700ml。(3)SST301将En的配位数调至h＝22。经过溶解调配位数，由此得到二醋酸钠基高胺络己糖，其结构是 本专利技术缩糖类淬火剂，由于它的化学结构是二醋酸钠基己糖同高胺络合，形成传荷络合物，在温差热电场中，分子发生取向运动，在工件周围可以形成离子膜，离子浓度背向工件方向，逐渐稀薄，因此具有良好的散热性和导热性，从而降低工件冷却的特性温度，增加特性冷却时间，膜冷阶段，热交换量达到70～75%。本专利技术缩糖类淬火剂的另一个特点是它对工件有特殊的冷却效应，即在马氏体稳定区，工件由320℃降到125℃时，该淬火剂沸腾冷段时间步长仅为0.1～0.2秒，冷却速度达800～1000℃/S，在320℃温度之后出现超冷峰值，使工件表面收缩产生对内部的应力大于工件内部相变产生的指向表面的张力，因而工件可以取得较好的淬透性，获得较高的硬度和较小的变形量，不开裂。长期使用不腐败变质，无毒无味，不燃烧，不爆炸，价格低廉，可广泛用于各种合金钢、碳钢、铸铁的整体淬火。实施例一、65Mn在SST101、水、油中淬硬及淬透性试样取材φ14弹簧钢丝试样尺寸φ14×52处理工艺820℃14′+390℃50′淬火后测试中间断面的中心区域硬度并回火后测硬度。试验结果见表一(见下页)弹簧的一般要求淬火后HRC＞60，回火后HRC42～50。从表一可以看出，油(N32)淬火四件中有两件未淬透，淬火后硬度全部低于HRC60，回火后平均硬度低于要求的下限值;水淬淬透淬硬性满足要求，但有裂纹倾向;用SST101淬火8件淬透性、淬硬性及裂纹倾向均符合要求。二、40Cr变形试验试样状态锻件未退火试样数量12件处理工艺860℃12′设定温度装炉，于SST101、水、N32油中淬火，测量淬火前后开口尺寸及淬火硬度，观察裂纹情况。试验结果见表二。表二 40Cr平均变形、相对变形及平均硬度权利要求1.一种水溶性缩糖类淬火剂，其特征在于淬火剂的分子结构式为式中En为高胺化物，h为配位数，等于20、21、22，n为原天然纤维素的缩合数，二醋酸钠基高胺络己糖的数均分子量为4-5万碳单位。2.一种水溶性缩糖类淬火剂的生产工艺，其特征在于按分子分数羧甲基纤维素钠盐(CMCNa)12～13%、氯乙酸15～16%、固碱30～31%、乙醇41～42%配比，先将固碱以水溶解成30～40%溶液，加入乙醇和CMCNa在专用搅拌器内混料40～60分钟，投入氯乙酸再搅拌40～60分钟，陈化6～8小时后洗涤精制，再将取代度必须大于1.5的粗CMC2Na，用60～70%酒精洗至氯化物为SST101小于10%，SST201小于1.0%，最后溶解调配位数络合，SST101按分子分数CMC2Na15～20%、H促进剂65～70%、亚硝酸钠15～20%的配比SST201CMC2Na30～35%、H促进剂70～75%、SST301配位数h＝22以水稀释成淬火工艺浓度，PH调至9.5～10。全文摘要本专利技术属于金属热处理淬火剂，是一种含有缩糖类的水溶性淬火剂，采用羧甲基纤维素钠盐，经化学加工处理先制成缩二醋酸钠基己糖，又与高胺化物形成配位化合物，以离子态溶于水。该淬火剂对工件有特殊的冷却效应，即在马氏体稳定区冷却速度达800～1000℃/s，使工件热力学应力大于其他组织应力，具有较好的淬透性和较小的变形量，且不开裂，长期使用不腐败变质，无毒无味，不燃烧、不爆炸，价格低廉，可广泛用于各种合金钢、碳钢、铸铁的整体淬火。文档编号C21D1/60GK1090333SQ93100410公开日1994年8月3日 申请日期1993年1月29日 优先权日1993年1月29日专利技术者侯摩华 申请人:侯摩华本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水溶性缩糖类淬火剂，其特征在于淬火剂的分子结构式为：＊＊＊式中Ｅｎ为高胺化物，ｈ为配位数，等于２↑［０］、２↑［１］、２↑［２］，ｎ为原天然纤维素的缩合数，二醋酸钠基高胺络己糖的数均分子量为４－５万碳单位。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侯摩华，
申请(专利权)人：侯摩华，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]